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Savoir-faire KSB, volume 4 Régulation de pompes / Automatisation de pompes

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Savoir-faire KSB, volume 4 Régulation de pompes / Automatisation de pompes
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  Savoir-faire KSB, volume 4 Régulation de pompes / Automatisation de pompes  Régulation de pompes / Automatisation de pompes Edition de janvier 2009 Sous réserve de modifications techniques.© Copyright byKSB AktiengesellschaftEditeur :KSB AktiengesellschaftSegment de marché :BâtimentD-91253 PegnitzTous droits réservés. La diffusion par l’intermédiaire dufilm, de la radio et de la télévision, l’enregistrement surcassette vidéo, la reproduction photomécanique, l’enregistrement sur support sonore ou support de données quel qu’il soit, la réimpression de tout ou partiedu texte, l’enregistrement et la récupération des donnéesau moyen de systèmes informatiques sont interdits sauf  autorisation expresse de l’éditeur.CaractéristiquestechniquesCaractéristiquestechniquesCaractéristiquestechniquesCaractéristiques techniques Riotronic S  Q max 3.5 m 3  /h,1.0 l/s  H max 6 m  T de + 20 °C à + 110 °C Riotronic ECO  Q max 2.5 m 3  /h,0.7 l/s  H max 5 m  T de + 15 °C à + 110 °C Riotec  Q max 60 m 3  /h, 17 l/s  H max 10 m  T de + 20 °C à + 110 °C Riotec Z  Q max 90 m 3  /h, 25 l/s  H max 10 m  T de + 20 °C à + 110 °C Etaline PumpDrive  Q max 788 m 3  /h, 219 l/s  H max 100 m  T de – 10 °C à + 110 °C  p d jusqu’à 16 bar Etaline Z PumpDrive  Q max 479 m 3  /h, 133 l/s  H max 76 m  T de – 10 °C à + 110 °C  p d jusqu’à 16 bar hyatronic mb  asservissement de 1 à8 pompes, construc-tion modulaire  1 ou 2 variateurs defréquence, avec per-mutation  pour moteurs jusqu’à200 kW (puissancessupérieures, nous con-sulter)  tension d’alimentation3~ 400 V, 50 Hz  température ambiantede 0°C à +40 °C Concepts de régulation KSB Pompes à régulation intégréeArmoires de commande et régulationRotor noyéRotor secRiotronic S /Riotronic ECORiotec / Riotec Z Caractéristiquestechniques Rio-Eco  Q max 60 m 3  /h, 16,7 l/s  H max 13 m  T de – 10 °C à + 110 °C Rio-Eco Z  Q max 108 m 3  /h, 30 l/s  H max 13 m  T de – 10 °C à + 110 °C Rio-Eco /Rio-Eco Z Etaline PumpDrive /Etaline Z PumpDrive hyatronic mb  Sommaire Page1Notions de base. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.1Bases hydrauliques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.1.1Principe de fonctionnement des pompes. . . . . . . . . . . . . 4Pompes volumétriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Pompes centrifuges. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.1.2Régulation de débit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Régulation de débit par laminage. . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Régulation de débit avec un by-pass. . . . . . . . . . . . . . . . 7Régulation de débit par cascade de pompes. . . . . . . . . . 8Régulation de débit par variation de vitesse. . . . . . . . . . 9Régulation de débit par la combinaison de pompes en parallèle et pompes en vitesse variable. . . . . . . . . . . . . 101.1.3Calcul des courbes caractéristiques de pompes pourvitesses variables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Détermination de la courbe de réseau. . . . . . . . . . . . . . 12Détermination de la courbe de régulation. . . . . . . . . . . 12Determination des pompes dans l’exemple. . . . . . . . . . 13Détermination des courbes de similitude. . . . . . . . . . . . 13Détermination des courbes de pompe. . . . . . . . . . . . . . 14Détermination de points intermédiaires et de courbes depompes intermédiaires. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Addition des courbes caractéristiques. . . . . . . . . . . . . . 17Détermination de la puissance absorbée. . . . . . . . . . . . 18Détermination de la valeur de consigne. . . . . . . . . . . . . 191.1.4Calcul de rentabilité des systèmes de variation de vitesse par variateur de fréquence. . . . . . . . . . . . . . . 20Influences exercées par le type d’installation. . . . . . . . . 20Influences exercées par les variations de débit de l’installation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Influences exercées par la pompe. . . . . . . . . . . . . . . . . 21Puissance électrique consommée. . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Comparaison entre la solution vitesse variable et vitesse fixe pour trois types d’installation. . . . . . . . . . . 22Etude de rentabilité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261  1.2Rappel technique et bases sur la régulation. . . . . . . . . . 281.2.1Définition générale de la régulation. . . . . . . . . . . . . . . . 281.2.2Rappel des définitions de base en régulation. . . . . . . . . 281.2.3Exemple de définitions pour un système avec pompeen vitesse variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291.2.4Grandeurs de régulation en circuit fermé. . . . . . . . . . . 29Régulation de la pression différentielle. . . . . . . . . . . . . 29Régulation de la vitesse en fonction de la température différentielle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Régulation en fonction de la température de retour. . . 33Commande ou régulation en fonction de la température de départ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341.2.5Grandeurs de régulation en circuit ouvert. . . . . . . . . . . 35Régulation de la pression. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Régulation en fonction du niveau. . . . . . . . . . . . . . . . . 36Régulation de vitesse en fonction du débit. . . . . . . . . . 371.2.6Compensation des perturbations supplémantaires. . . . . 38 Compensation par le choix de l’emplacement du capteur 38Compensation par l’intermédiaire d’une grandeur demesure supplémentaire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401.3 Notions de base sur le moteur à intelligence embarquée . 421.3.1Moteurs « intelligents » pour l’entraînement de pompes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421.3.2Les avantages de l’intelligence embarquée. . . . . . . . . . . 421.3.3Exigences. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421.3.4Fonctions spécifiques aux pompes. . . . . . . . . . . . . . . . . 431.3.5Aspects économiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441.4 Notions de base sur les technologies de communication. 452Notions sur l’automatisation d’installations et recommandations pour l’étude. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472.1Notions générales d’électricité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Types de réseaux électriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Dispositifs de protection différentielle. . . . . . . . . . . . . . 50Mesures de protection dépendant du réseau. . . . . . . . . 50Température ambiante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50Mode de démarrage des moteurs à rotor en court-circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502.1.2Notions de Compatibilité Electromagnétique (CEM). . 512 Sommaire  2.2Fonctions de régulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Grandeur de régulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Basculement entre plusieurs consignes. . . . . . . . . . . . . . 53Optimisation de la courbe de régulation. . . . . . . . . . . . 53Surveillance des pompes et de l’installation hydraulique en fonctionnement automatique. . . . . . . . . . . . . . . . . . 54Appareils de détection et de mesure. . . . . . . . . . . . . . . 55Documentation technique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Montage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Mise en service. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573Exemple d’étude d’un projet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583.1Description de l’installation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583.2Calcul de la courbe de réseau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583.3Etapes suivantes selon le logigramme d’étude. . . . . . . . 594Les avantages de l’automatisation et de la régulation depompes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664.1Augmentation de la sécurité de fonctionnement. . . . . . 664.2Amélioration du comportement en fonctionnement . . . 664.3Amélioration de la qualité des produits. . . . . . . . . . . . . 674.4Réduction des frais d’exploitation. . . . . . . . . . . . . . . . . 674.5Amélioration des informations sur l’installation. . . . . . 675Synoptique des différents concepts d’automatisation. . . 685.1Fonctionnement en parallèle de pompes identiques avec un variateur de fréquence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695.2Fonctionnement en parallèle de pompes identiques avec deux variateurs de fréquence. . . . . . . . . . . . . . . . . 705.3Fonctionnement en parallèle de pompes de tailledifférente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715.4Autres concepts de régulation proposés par KSB. . . . . . 72Logigramme des étapes d’étude d’une installation. . . . . 733 Sommaire
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